Question

15．（1）對(duì)反應(yīng)N₂O₄（g）═2NO₂（g）△H＞0，在溫度為T(mén)₁、T₂時(shí)，平衡體系中NO₂的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線如圖所示．T₁＜T₂（填“＞”、“＜”或“=”）；A、C兩點(diǎn)的速率V_A＜V_C（同上）．
（2）在100℃時(shí)，將0.400mol的NO₂氣體充入2L真空定容密閉容器中，每隔一定時(shí)間就對(duì)該容器內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析，得到如下表數(shù)據(jù)：

時(shí)間（s）	0	20	40	60	80
n（NO2）/mol	0.40	n1	0.26	n3	n4
n（N2O4）/mol	0.00	0.05	n2	0.08	0.08

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的值為2.78；
②若在相同情況下最初向該容器充入的是N₂O₄，要達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，N₂O₄的起始濃度是0.1mol/L．
③計(jì)算②中條件下達(dá)到平衡后混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為57.5；（結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位）

Answer 1

分析 （1）正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動(dòng)，平衡體系中NO₂的體積分?jǐn)?shù)增大；
A、C處于等溫線上，壓強(qiáng)越大反應(yīng)速率越快；
（2）①60s處于平衡狀態(tài)，平衡時(shí)n（N₂O₄）=0.08mol，則平衡時(shí)n（NO₂）=0.4mol-0.08mol×2=0.24mol，再根據(jù)K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$計(jì)算平衡常數(shù)；
②該容器只充入的是N₂O₄氣體，恒溫恒容下，要達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，為等效平衡，按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)得到0.4mol的NO₂，據(jù)此計(jì)算N₂O₄的起始濃度；
③題②的條件下達(dá)到平衡與原平衡為等效平衡，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量相同，由表中數(shù)據(jù)可知，原反應(yīng)在60s達(dá)平衡，根據(jù)差量法計(jì)算平衡時(shí)混合氣體的總的物質(zhì)的量，根據(jù)平均分子量=$\frac{氣體總質(zhì)量}{氣體總物質(zhì)的量}$計(jì)算．

解答 解：（1）正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動(dòng)，平衡體系中NO₂的體積分?jǐn)?shù)增大，故溫度T₁＜T₂，
A、C兩點(diǎn)都在等溫線上，C的壓強(qiáng)大，則A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A＜C，
故答案為：＜；＜；
（2）①60s處于平衡狀態(tài)，平衡時(shí)n（N₂O₄）=0.08mol，則平衡時(shí)n（NO₂）=0.4mol-0.08mol×2=0.24mol，故答案為K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=$\frac{\frac{0.08}{2}}{（\frac{0.24}{2}）^{2}}$=2.78，
故答案為：2.78；
②該容器只充入的是N₂O₄氣體，恒溫恒容下，要達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，為等效平衡，按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)得到0.4mol的NO₂，故起始充入的N₂O₄氣體物質(zhì)的量為0.4mol×$\frac{1}{2}$=0.2mol，N₂O₄的起始濃度是 $\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol•L^-1，
故答案為：0.1；
③題②的條件下達(dá)到平衡與原平衡為等效平衡，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量相同，由表中數(shù)據(jù)可知，原反應(yīng)在60s達(dá)平衡，平衡時(shí)N₂O₄為0.08mol，則：
2NO₂?N₂O₄ 物質(zhì)的量減少△n
1                1
0.08mol          0.08mol
故反應(yīng)后混合氣體的總的物質(zhì)的量為0.4mol-0.08mol=0.32mol，
混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量為$\frac{0.4×46}{0.32}$=57.5
故答案為：57.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡圖象、化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素與、化學(xué)平衡常數(shù)等，題目較為綜合，難度中等，（2）中②注意等效平衡的利用．